WO2019238399A1 - Dreidimensional geformtes nadelvlies - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional geformten Nadelvlies- insbesondere eines Dilour-Teppichbodens eines Kraftfahrzeuges sowie der Teppichboden selbst mit einer geprägten Struktur der Sichtoberfläche.

Description

Dreidimensional geformtes Nadelvlies
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines drei dimensional geformten Nadelvlies- insbesondere eines Dilour- Teppichbodens eines Kraftfahrzeuges sowie der Teppichboden selbst mit einer geprägten Struktur der Sichtoberfläche.
Im Stand der Technik sind verschiedene Ausführungen von Teppich- Oberwaren bei Kraftfahrzeug-Bodenverkleidungen bekannt, nämlich insbesondere Tufting-, Dilour- und Flachnadelvlies-Teppiche. Bei Tuf- ting-Teppichen wird insbesondere PA6.6, PA6, PP, rPA und PET, rPET sowie die bio-basierenden Polyamide (PA 5.10; PA 6.10); und bei den Dilour- und Flachnadelvlies-Teppichen PET, PET/PP, PP, PA/PET und rPET vorwiegend als Garn-/Fasermaterial eingesetzt.
Im Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung von Dilour- Teppichen bekannt, siehe unter anderem DE 44 09 771 Al, DE 29 00 935 C2 und DE 10 2008 026 968 Al.
Bei der Herstellung eines flachen Nadelvlieses werden Stapelfasern nach einer Vliesbildung mittels Krempel und Kreuzleger über vielfaches Ver- nadeln zwischen zwei Metallplatten verfestigt. In einem weiteren Ar beitsschritt, mittels nochmaliger Vernadelung in ein Bürstenband, kann aus diesem flachen Nadelvlies ein Dilournadelvlies erzeugt werden. Bei beiden Varianten ist es für eine gute Endfestigkeit notwendig, die Sta pelfasen nach dem Vernadeln, thermisch oder chemisch einzubinden.
Die Einbindung der Fasern erfolgt üblicherweise mittels geschäumten Latex oder Acrylat. Ein kombinierter Einsatz von Latex oder Acrylat und BiCo-Faser (coPET/PET-Bikomponentenfaser) ist in praxi ebenfalls üb lich. Daneben wird die Einbindung auch ausschließlich über BiCo-Faser realisiert.
Des Weiteren sind bekannt: aufgestreutes PE, EVA/PE-Gemisch, auf extrudiertes PE, Folien, Heißkleber, thermoplastische Dispersionen und das Thermobonding (EP 1 598 476 Bl).
Speziell in WO 2017/061970 Al wird auf das Einbinden des Teppichs mittels Bikomponenten (BiCo)-Fasern eingegangen. Hier wird die Opti mierung der (BiCo)-Faserfixierung durch den Einsatz spezieller Schlitz düsen im Trockenofen beschrieben.
Verfahren und Vorrichtungen findet man im Stand der Technik unter anderem zum Prägen von Warenbahnen und Faserschichten im Allge meinen; siehe hierzu US 6 332 996 Bl, WO 2017/131597 Al, DE 10 2016 001 807 Al, DE 20 2007 016 063 Ul, US 6 395 211 Bl, US 4 682 942 A.
US 2 723 937 A legt dar, wie ein gewebter oder genähter, getufteter Stoff (Teppich) mit Klebematerial in Pulverform polseitig bestreut und dann mittels beheizten Walzen geprägt bzw. der Pol auf Grund verklebt wird. Weiterhin wird hierbei auf die Anwendung von Dampf verwiesen; um das Pulver (vorzugswei se ein thermoplastisches Harz) zu erweichen. Zum Prägen von Teppich-Oberwaren für / bei Kraftfahrzeug- Bodenverkleidungen findet man im Stand der Technik keine Ausführun gen.
Alle im Stand der Technik beschriebenen Präge-Anwendungen, Verfahren und Vorrichtungen sowie Materialstrukturen betreffen keine Dilour-Teppiche für die Nutzung im Kraftfahrzeug oder deren Verformung zu Kraftfahrzeug- Bodenverkleidungen.
Insbesondere durch die Entwicklung von E-Kraftfahrzeugen sucht man im Design/Styling nach alternativen Lösungen in der verformbaren Tep pichoberfläche, im Vergleich zum einfarbigen, glatten Dilour- und Tuf- tingteppich.
Bei Kraftfahrzeugen mit Hecktür (sogenannte Kombi oder SUV) und umklappbarer Rücksitzlehne trifft dieses Styling auch auf den Gepäck raum zu, denn bei geöffneter Hecktür und umgeklappten Rücksitzlehnen schaut man von hinten in den damit freigegebenen Innenraum des Kraftfahrzeuges. Beides, Gepäck- und Fahrgastraum, müssen dann ein einheitliches, in sich stimmiges Styling verkörpern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines dreidimensional geformten geprägten Nadelvlies-, insbesondere Dilour-Teppichbodens, der den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen da hingehend optisch und haptisch aufwertet, dass dieser eine„Wohnzim mer- / Wohlfühl-Atmosphäre" aufweist. Insbesondere besteht die Auf gabe der Erfindung darin, auf einem üblichen flachen (zweidimensiona len) Nadelvlies-, insbesondere Dilour-Teppich nach der Einbindung der Fasern und gegebenenfalls nach dem Scheren zunächst eine bleibende, strapazierfähige Prägung der Oberfläche aufzubringen, die anschließend einer Verformung zu einer dreidimensionalen Kraftfahrzeug- Bodenverkleidung standhält.
Die vorgenannte Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional geformten Nadelvlies-Teppichbodens eines Kraftfahrzeugs mit einer geprägten Struktur der Sichtoberfläche des Teppichbodens mit
(a) einer Grammatur des Teppichbodens im Bereich von 280 bis 700 g/m2 PET-Fasern und
(b) mit einem Bikomponenten-(BiCo) -Faser-Anteil von 8 bis 25 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermischung
dadurch gekennzeichnet, dass man
in einem zweidimensionalen (flachen) Nadelvlies-Teppichboden ohne Unterschichten in einem Prägewerkzeug bei einer gegenüber Raumtem peratur erhöhten Temperatur eine Prägung der Oberfläche des Teppich bodens einbringt,
anschließend den geprägten Teppichboden in einer Thermo- Verformungs-Anlage mit einer oder mehreren Unterschichten kaschiert, dreidimensional verformt und gegebenenfalls in einem weiteren Schritt mit einer Isolation versieht.
Die vorgenannte Aufgabe wird in einer zweiten Ausführungsform gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional geformten Nadelvlies-Teppichbodens eines Kraftfahrzeugs mit einer geprägten Struktur der Sichtoberfläche des Teppichbodens mit
(a) einer Grammatur des Teppichbodens im Bereich von 280 bis 700 g/m2 PET-Fasern und (b) mit einem Bikomponenten-(BiCo) -Faser-Anteil von 8 bis 25 Gew.
%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermischung
dadurch gekennzeichnet, dass man
einen zweidimensionalen (flachen) Teppichaufbau aus zu prägender Na delvlies Teppich-Oberware und Unterschichten gemeinsam in einer Kon taktheizstation mit integriertem Prägewerkzeug erwärmt, wobei eine zur Teppichoberware gerichtete Werkzeughälfte ein zu prägendes Muster aufweist und die zu den Unterschichten gerichtete, plane Werkzeughälf te vollflächigen Kontakt mit dem zu erwärmenden Schichtverbund hat, anschließend in einem Verformungsschritt den Gesamtaufbau dreidi mensional verformt und gegebenenfalls in einem weiteren Schritt mit einer Isolation versieht.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Di- lour-Teppichboden eingesetzt.
Bei einem Nadelvlies-, insbesondere einem Dilour-Teppichboden ohne BiCo-Fasern kann keine bleibende Kontur/Prägung im Temperaturbe reich zwischen Glasübergang und Schmelzen des Florfasermaterials er zeugt werden. Der verpresste Flor hält nicht auf dem Fasergrund bzw. der eingebundenen Fasergrundschicht.
Wird der Flor geschmolzen, ist zwar eine Prägung möglich. Allerdings wird das geprägte Material zu einem mehr oder weniger kompakten Kunststoff mit entsprechend negativen Eigenschaften verpresst, d.h. hohem Glanzgrad und geringen Dehnvermögen bis zur Rissbildung. Das heißt, es muss stets ein Anteil von Bikomponenten (BiCo)-Fasern im Fasermix enthalten sein um den textilen Charakter des geprägten Bereiches zu wahren.
Kern der vorliegenden Erfindung ist somit das kontinuierliche oder dis kontinuierliche Prägen eines zwingendermaßen Bikomponenten (BiCo)- Fasern enthaltenden oder mit Bikomponenten (BiCo)-Fasern und Latex bzw. Acrylat eingebundenen Nadelvlies-, insbesondere Dilour- Teppichbodens, der nach der Prägung der Oberfläche folgend durch Thermoverformung zu einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug- Bodenverkleidungen unter Beibehaltung der Prägung verformbar ist.
Ein erfindungsgemäß hergestellter Nadelvlies-, vorzugsweise Dilour- Teppich unterscheidet sich von einem üblichen Nadelvlies-Teppich durch eine hochwertigere Optik und Haptik. Die im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gewichtsangabe der Menge an PET-Fasern entspricht den spezifizierten Qualitäts-Anforderungen der Automobilhersteller.
Ein Nadelvlies-, insbesondere ein Dilour-Teppich im Sinne der vorlie genden Erfindung ist dadurch definiert, dass die Bodenverkleidungs oberfläche, genauer, die Sichtseite, unterschiedliche Prägemuster auf weisen kann, welche aus zum Beispiel Linien (parallel oder sich kreu zend, gerade oder wellenförmig, identische oder verschiedene Linien stärken), Dreiecken, Quadraten, Rechtecken, Rauten, Polygonen, Logos, Schriftzügen oder Kombinationen daraus aufgebaut sein können.
Das erfindungsgemäße Prägen erfolgt insbesondere inline, beispielswei se kontinuierlich mit einer Prägewalze und zum anderen diskontinuier lich mit einem Prägewerkzeug. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die dis kontinuierliche Prägung des Teppichbodens in einem Temperaturbereich von 140 bis 220°C und einer Prägezeit im Bereich von 20 bis 40 Sekun den vorgenommen. Bei Überschreitung der Prägetemperatur Plastifizie ren die Fasern; die Prägestellen erhalten eine glänzende, spröde und harte Fläche, die zum Brechen neigt. Bei Unterschreitung der Mindest- prägetemperatur kommt es erst gar nicht zur Ausbildung einer Prä gung; beziehungsweise die Prägung ist nicht bleibend, nicht strapazier fähig und verformungsstabil.
Ähnlich verhält es sich mit einem Über- oder Unterschreiten der Präge zeiten.
Das kontinuierliche Prägen erfolgt beispielsweise mit einer Walzen- oder Kalander-Anlage, bei der eine Walze eine Prägewalze ist, die wiederum unterschiedliche Prägemuster aufweisen kann, in einem Temperaturbe reich von 140 bis 220°C, wobei die Fertigungsgeschwindigkeit im Be reich von 3 bis 8 m/min liegt. Anschließend wird dieser geprägte Tep pichboden in herkömmlichen Thermo-Verformungs-Anlagen mit diver sen Unterschichten kaschiert und verformt.
Die Walzen-oder Kalanderanlage ist zweckmäßiger Weise am Ausgang eines Trockenofens oder nach der Scheranlage inline bei der Teppich herstellung (Einbindungs-/Beschichtungs-/Scherprozess) angeordnet.
Es ist bei beiden Ausführungsformen darauf zu achten, dass die Steg höhen der jeweiligen Prägeanlage deutlich höher sind, als die Flor- /Polhöhe des jeweiligen Teppichs. Die erfindungsgemäße Bodenverkleidung selbst umfasst somit einen geprägten Nadelvlies-, vorzugsweise Dilour-Teppich, der mit einer oder mehreren Unterschichten versehen ist und gegebenenfalls rückseitig eine Isolation zur Karosserie aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ent spricht der dreidimensional geformte und geprägte Nadelvlies-, insbe sondere Dilour-Teppichboden den besonderen spezifizierten Qualitäts- Anforderungen der Automobilhersteller und weist eine Grammatur im Bereich von 280 bis 700 g/m2 PET-Fasern mit einem Bikomponenten (BiCo)-Faser-Anteil von vorzugsweise 12 bis 20 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermischung auf. Zusätzlich kann auch dieser Aufbau insbesondere mit einem Latex- oder Acrylat-Rücken mit einem Gewicht im Bereich von 50 bis 160 g/m2 eingebunden sein.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf einfachste technische Weise inline strukturierte Bodenverkleidungsober flächen für die Automobilindustrie herzustellen.
Ausführungsbeispiel:
Ein Dilour-Teppichboden, 640 g/m2 PET-Fasern mit 20 Gew. % handels üblichen CoPET/PET Mantel-Kern-Bikomponenten (BiCo)-Fasern, bezo gen auf das Gesamtgewicht der Fasermischung, wurde mittels eines üb lichen Prägewerkzeuges, das eine Gitterstruktur 34mm x 34mm mit ei ner Stegbreite von 2mm aufweist und auf eine Temperatur von 200°C erwärmt war, geprägt. Der Prägedruck betrug ca. 5000 kg/m2 und die Prägezeit 30 Sekunden. Anschließend wurde der geprägte Teppichboden in einer Labor- Thermoverformungsanlage mit einem 650 g/m2 Mischfaservlies und ei nem zwischen geprägtem Teppich und Mischfaservlies angeordneten 60 g/m2 PE-Klebevlies kaschiert und danach, mit einem Bodenverklei- dungs-Labor-Werkzeug (Länge 600mm x Breite 400mm, Höhe vorne 120mm und Höhe hinten 70mm) verformt. Die Kaschiertemperatur be trug florseitig 90°C und vliesseitig 210°C, die Kaschierzeit 50 Sekun den; das Verformungswerkzeug hatte Raumtemperatur, die Werkzeug schließzeit betrug 60 Sekunden. In Fig. 1 ist ein Ausschnitt des verform ten Teppichs, der Bodenverkleidung, dargestellt.
Deutlich ist die gute, bleibende Kontur und Kontur-Ausformung zu se hen.
Die Oberflächenbeurteilung nach Taber-Test (Prüfbedingungen in An lehnung an DIN 53 754), d.h. das Verschleißverhalten, erfüllte die Spe zifikation der Automobilhersteller.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wurde der oben beschriebene, geprägte Teppichboden in einer in der Serienproduktion befindlichen Thermo-Verformungsanlage mit einem VW-Tiguan Verformungswerk zeug verformt. In der Kaschierstation wurde der Teppich mit einem Re cycling-Sandwichvlies von 900 g/m2 und einer dazwischenliegenden PE/PA/PE Folie, 125 g/m2, kaschiert (florseitig 95°C und vliesseitig 220°C, Kaschierzeit 50 Sekunden) und anschließend verformt (Werk zeugoberflächentemperatur zwischen 4 und 8°C, Werkzeugschließzeit 55 Sekunden). In Fig. 2 ist ein Ausschnitt des verformten Teppichs, der Bodenverklei dung, dargestellt.
Naturgemäß verziehen sich die geprägten Strukturen entsprechend den jeweiligen Ausziehgraden der Kontur der Bodenverkleidung. Das kennt man in praxi insbesondere von Bodenverkleidungen mit Tufting- Schlingenware.
Die Oberflächenbeurteilung nach Taber-Test (Prüfbedingungen in An lehnung an DIN 53 754), d.h. das Verschleißverhalten, erfüllte die Spe zifikation der Automobilhersteller.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional geformten Na- deivlies-Teppichbodens eines Kraftfahrzeugs mit einer geprägten Struk tur der Sichtoberfläche des Teppichbodens mit
(a) einer Grammatur des Teppichbodens im Bereich von 280 bis 700 g/m2 PET-Fasern und
(b) mit einem Bikomponenten-(BiCo) -Faser-Anteil von 8 bis 25 Gew.
%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermischung
dadurch gekennzeichnet, dass man in die Oberfläche des Teppichbodens ohne Unterschichten in einem Prägewerkzeug oder einer Prägewalze bei einer gegenüber Raumtemperatur erhöhten Temperatur eine Prägung der Oberfläche des Teppichbodens einbringt,
anschließend den geprägten Teppichboden in einer Thermo- Verformungs-Anlage mit einer oder mehreren Unterschichten kaschiert und dreidimensional verformt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen zweidimensionalen (flachen) Teppichaufbau aus zu prägender Na delvlies Teppich-Oberware und Unterschichten gemeinsam in einer Kon taktheizstation mit integriertem Prägewerkzeug erwärmt, wobei eine zur Teppichoberware gerichtete Werkzeughälfte ein zu prägendes Muster aufweist und die zu den Unterschichten gerichtete, plane Werkzeughälf te vollflächigen Kontakt mit dem zu erwärmenden Schichtverbund hat und
anschließend in einem Verformungsschritt den Gesamtaufbau dreidi mensional verformt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Nadelvlies-Teppichboden einen Dilour-Teppichboden ein setzt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass man den Teppichboden in einem weiteren Schritt mit ei ner Isolation versieht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass man die Prägung des Teppichbodens in einem Tempera turbereich von 140 bis 220°C diskontinuierlich bei einer Prägezeit im Bereich von 20 bis 40 Sekunden oder kontinuierlich bei einer Ferti gungsgeschwindigkeit von 3 bis 8 m/min vornimmt.
6. Dreidimensional geformter Nadelvlies-Teppichboden eines Kraft fahrzeugs mit einer geprägten Struktur der Sichtoberfläche des Tep pichbodens mit
(a) einer Grammatur des Teppichbodens im Bereich von 280 bis 700 g/m2 PET-Fasern und
(b) mit einem Bikomponenten-(BiCo) -Faser-Anteil von 8 bis 25 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermischung.
7. Dreidimensional geformter Nadelvlies-Teppichboden eines Kraft fahrzeugs nach Anspruch 6 umfassend einen Dilour-Teppichboden.
8. Dreidimensional geformter Nadelvlies-Teppichboden nach einem der Ansprüche 6 oder 7 mit
(b) mit einem Bikomponenten-(BiCo) -Faser-Anteil von 12 bis 20 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermischung.
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